商用锂离子电池在初始循环过程中由于固体电解质界面（SEI）的形成会损失5-20%的锂，这大大降低了可用的能量密度[1,2]。当使用新型阳极（如Si、Si/C、Sn和干法处理的石墨（Gra）电极）时，锂离子电池的锂损失比例更高，表现为初始库仑效率（ICE）较低[[3], [4], [5], [6], [7]]。为了补偿初始循环中的锂损失，人们广泛开发了预锂化策略，包括在材料层面或电极层面通过化学方法[[8], [9], [10], [11], [12], [13], [14], [15]]、电化学方法[16,17]、预锂化试剂[1,[18], [19], [20], [21], [22], [23], [24], [25], [26], [27], [28], [29], [30], [31], [32], [33]]以及接触预锂化[34,35]来进行锂的补充[36]。在这些策略中，直接利用锂金属和阳极材料之间的电化学反应进行接触预锂化在实际应用中显示出巨大潜力[37]，与电化学过程相比操作更为简单，避免了化学预锂化中常用的高挥发性溶剂（例如四氢呋喃和二甲氧乙烷），并且防止了预锂化试剂通常产生的副产物[38]。
然而，接触预锂化的实际进展受到缺乏具有低面积容量的薄锂膜的阻碍，这限制了其在不同阳极中的广泛应用。市面上可获得的锂箔最薄为20 μm[2,39]，其面积容量为4 mAh cm?2，这对于补偿基于Gra的锂离子电池中的锂损失（通常需要< 0.8 mAh cm?2，即< 4 μm的厚度）来说过于厚。在这种情况下，使用厚锂膜进行接触预锂化会因去除多余锂箔和清洁电极表面的后处理而显著增加复杂性。目前，机械方法无法进一步减小锂膜的厚度，这主要是由于Li的体心立方晶体结构导致其本身的机械加工性能较差，以及Li的粘性，在滚动过程中容易粘附在滚筒上。
为了制备薄、均匀且坚固的锂膜，人们已经开发出了一些策略[34]来解决或规避上述问题。Li等人发现，添加合金元素（1 at% Ag）可以将粘性的Li转化为非粘性的Li-Ag合金，从而可以通过滚动获得厚度低至1 μm的薄锂合金膜[40]。尽管引入Ag带来了显著的增强效果，但由于Li金属本身的机械性能较差，薄锂合金膜在连续的卷对卷制备过程中仍可能面临挑战。为了提高实际使用的机械强度，人们使用基底或载体制备了坚固的薄锂膜。Cui等人在350 °C下将熔融锂渗透到薄还原氧化石墨烯（rGO）载体中，获得了厚度为0.5至20 μm的薄独立锂-rGO膜[39]。然而，rGO膜的高成本可能限制了其应用。Hu等人报道了一种通过将熔融Li-Sn合金印刷到基底上来制备薄锂膜的技术，其厚度为15 μm，但对于锂离子电池的预锂化来说仍然过厚[41]。还有一种方法是将在Cu集流体上电沉积的薄锂膜用于实现连续的卷对卷预锂化，这是通过一种非常规的转移印刷技术来制备和预锂化阳极[2]。尽管上述策略在补偿锂损失和提升能量密度方面显示出显著效果，但仍然迫切需要更通用且可以直接应用于当前锂离子电池卷对卷制造的薄锂预锂化方法。
在这里，我们报道了一种内置薄锂膜的方法，即通过真空蒸发将均匀的金属锂膜加载到隔膜或铜（Cu）集流体上，可以直接作为隔膜或集流体的一部分组装成电池，从而在静置阶段实现阳极预锂化，补偿初始循环中的锂损失。锂膜的厚度可以从亚微米灵活调节到微米，以实现精确的锂补充。锂膜的利用率达到97%，且没有残留物干扰Li+或电子传输。此外，加载在隔膜上的锂（Li@separator）和加载在Cu上的锂（Li@Cu）膜克服了锂金属的机械强度不足的问题，使其适用于卷对卷电池制造。在全电池中验证了Li@separator对Si/C阳极的预锂化效果，分别显示出能量密度增加了60%和18%，使用的正极为LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2（NCM811）和LiFePO4（LFP）。我们还展示了Li@Cu膜对干法处理的Gra阳极的预锂化效果，Gra-NCM811全电池的能量密度增加了21%。对于实际应用而言，Li@separator和Li@Cu膜在空气中的稳定性令人满意，分别在暴露于17%相对湿度的恶劣条件下保持了81%的容量和90%的容量。
